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1、QC小组活动成果报告盆式曲面结构层钻芯取样装置的研制中国交通建设CHINACOMMUNICATIONSCONSTRUCTION中交一公局第五工程有限公司北京试车场圣剑QC小组2015年2月一、前言11Tifc1二、小组简介21 .小组情况简介22 .1青52.2三、课题选择31.选题背景43.确定课题5四、目标设定6五、提出各种方案并确定最佳方案61 .钻芯取样设备发动机的选择72 .机架的组成方法选择103 .确定初步方案4 .确定最佳方案18六、制定对策18ts、20八、确认效果21九、标准化21.2223十、成果推广.十一、总结及下步计划一、前言近年来国内汽车试验场的修建越来越多，高速环
2、道盆式曲面是汽车试验场的标志性建筑，盆式曲面的大小决定着试验场的修建规模。路面结构层的强度、厚度等质量检测项目，国内通常采用钻芯取样机取得芯样后对芯样进行检测，以判定路面的各项技术指标是否符合要求，而盆式曲面结构层因形状特殊，一般钻芯取样机无法进行取样。高速环道盆式曲面常规道路路面1 .设备简介钻芯取样机是用于路面结构层钻芯取样的设备，目前国内的高速公路、市政道路等路面结构层均采用钻芯取样车进行芯样钻取，设备应用较为广泛。该设备主要由汽油发动机、钻头、机架、车轮等部分组成，钻芯作业时将钻芯取样车移至取样的位置，通过汽油发动机带动钻头快速的旋转，然后利用机架的升降装置控制钻头的升降，进行路面结构
3、层的钻芯工作。二、小组简介1.小组情况简介小组名称圣剑QC活动小组小组类型创新型课题名称盆式曲面结构层钻芯取样装置的研制成立时间2014年3月本课题注册时间2014年3月小组注册号GSW-237课题注册号QC2015-04活动时间2014年3月2014年4月活动次数10次活动方式通过现场调查，以集中讨论的方式分析、实施。2.小组成员情况姓名性别年龄职称职责小组分工TQC学习时间刘春杰男31工程师组长策划实施72h赵传来男39工程师组员质量检测72h杨思功男28助理工程组员质量检验72h赵亮男31助理工程IJrfi组员现场实施72h贾耀东男26助理工程IJrfi组员资料收集72h刘平男25助理工
4、程IJrfi组员测量72h李超男23助理工程Ijffi组员现场实施72h刘春男26JW理组员现场实施72h杀塔证书3.小组获奖情况椽“扁林工强柳公司全如四次201崎女北京市审政工若建衩QC小傲就劭优速成累二署奖北京市 物业例二O一西Jf五用三、课题选择1.选题背景钻芯取样机是垂直于路面进行芯样钻取，便于路面结构层的强度、厚度等路面技术指标的检测，一般钻芯取样机只能在平整的路面进行钻芯作业，而高速环道盆式曲面形状呈曲形，并且路面仰角大，普通钻芯取样机在曲面上移动非常困难，不能快速的移至取芯部位。移至取芯部位后，钻芯取样机还需有足够的稳定性，即要确保芯样的完整又要保护盆式曲面结构层不额外的造成损坏
5、。1）问题调查一由于路面钻取的芯样外观检测是路面质量检测评价中的重要一环，钻芯取样机的构造必须确保钻芯过程中的稳定和牢固，同时提供强劲的动力，对坚固的路面结构层进行钻芯作业。所以，钻芯取样机均采用汽油发动机做为钻芯的动力输出，同时将固定汽油发动机的机架采用较厚的钢材，增加钻芯取样车的重量，以便钻芯时提供足够的稳定性。这种构造使钻芯取样车的稳定性非常好，但也导致取样车非常笨重，重量在16Okg以上，至少需要4人才能抬动，在平整的路面上施工时非常方便，而无法对特殊的盆式曲面进行钻芯施工。2）问题调查二钻芯取样车的移动装置为3个车轮，前端两个固定车轮，后面一个360。可旋转的车轮，呈三角状布置。进行
6、施工时，取样机移至取样部位后，将后面一个360旋转的车轮收回至不可滚动的状态，使取样车后端的机架接触地面，即可使钻芯取样机固定。但盆式曲面仰角大，采用机架接触地面的方式也无法牢固的将钻芯取样机固定在曲面上钻芯作业。3）问题提出从以上调查可以看出，一般钻芯取样机的构造较为笨重，需要多个人同时工作才能将钻芯取样机抬动，增加了劳动力的投入。因为设备笨重，工作人员从运输车移至现场地面时容易出现磕、碰伤。由于一般取样钻芯机的结构设置不适宜在盆式曲面上工作，无法固定在盆式曲面进行钻芯。如何快速轻便的在盆式曲面上移动钻芯取样机确保稳固的进行钻芯施工是小组成员迫切需要探索和解决的任务。2 .提出课题针对钻芯取
7、样车在盆式曲面上施工时无法移动和固定的问题，小组提出了3个课题:盆式曲面钻芯取样的解决方案采用起重机和钻芯取样机配合施工3.确定课题课题调查分析特点结论采用起重机和钻芯取样机配合施工1、效率：施工时人员、机械需要紧密配合，施工难度大，效率低。2、效果：钻芯设备较为笨重，起重机起吊时，容易造成曲面的磕碰。3、成本：施工时人员、机械投入大，约3000元。优点：不用另行研究，使用常规钻芯取样设备就能施工。不采用缺点：1、钻芯取样施工时人员、机械投入大；2、容易造成路面结构层的额外损伤；3、需要人、机配合操作，现场施工难度非常大。时间：2014年3月10B地点：施工现场负责人：刘春使用手持电动钻机进行
8、钻芯施工1、效率：施工时1个人即可完成钻芯取样工作，操作简单快捷。2、效果：由于采用的手持电动钻机，钻芯过程中无法稳定手持电动钻机，容易造成取样失败。3、成本：施工时人员、设备投入小，但取样失败后造成非常大的损失。优点：1、人员、设备投入小；2、施工速度快，操作简单轻便。不采用缺点：钻芯取样最重要的就是确保芯样的完整性，而手持电动钻机容易造成芯样的损坏，对盆式曲面也容易造成损伤。时间：2014年3月10日地点：施工现场负责人：贾耀东研制适合盆式曲面钻芯的新1、研发思路：通过创新将钻芯取样车改为便于在盆式曲面上移动和固定的设备。优点：1、小组成员具备研制能力；2、研制投入成本低；3、便于现场简便
9、、快速的施工。采用型钻芯取样机2、成本：研发投入小，并可用于盆式曲面以外的其他路面钻芯。缺点：钻芯设备既要确保钻芯的稳固又要确保移动轻便，研制过程有一定的难度。时间：2014年3月10日地点：施工现场负责人：杨思功根据以上调查分析，小组成员将此次活动的课题确定为:盆式曲面钻芯取样设备的研制四、目标设定目标设定分析:从前面的调查我们可以看出，钻芯取样机在盆式曲面上施工,首先要解决设备重量的问题,减轻钻芯取样机的重量,便于在曲面上移动和固定,然后对钻芯取样机的移动装置进行改装，减少施工操作人员。最终小组设定活动的目标为：1个人在盆式曲面上独自完成钻芯工作。五、提出各种方案并确定最佳方案经小组成员咨
10、询，未发现行业内有可以直接使用和借鉴的设备。小组成员运用“头脑风暴法”，针对本次活动的课题“盆式曲面钻芯取样设备的研制”，对新型盆式曲面钻芯取样设备的研制提出了多种技术方案，并用亲和图归纳整理如下：机架更改发动机型号更换小功率发 动机，减轻重 量改装普通机研制新型机架更换机架的钢 材，减少重量重量变化小， 动力输出影响 大将钻芯取样车车 轮进行更换重新设计机架组 成将车轮调整为适 合曲面行走的四 轮构造更换发动 机将汽油发动机 换为电动机重量变化大， 动力输出影响小改装难度大，不 易实施车架稳定配重设 计成本投入小，组 装简单根据亲和图，小组成员决定从以下方案进行试验和分析:1.钻芯取样设备发
11、动机的选择方案L更换发动机型号试 验 分 析1、更换钻芯取样机的汽油发动机，改为小功率发动机。2、预计费用：小型汽油发动机预计采购费用1500元。优点：更换汽油发动机后重量减少40队并且改装方便快捷。特点缺点：发动机功率降低，施工时钻芯时间增长，影响工作效率，容易造成卡死现象。时间：2014年3月20日地点：实验室负责人：刘平方案2：电动机替换汽油发动机1、将钻芯取样机的汽油发动机替换为电动机。2、汽油发动机的转速为800-1200rmin,电动机的转速为28003600rmin,转速提高弥补了电动机的扭矩力不足。3、预计费用：小型电动机预计采购费用1200元。优点：1、将汽油发动机替换为电发
12、动机后重量减少60%,并且改装方便快捷，功率影响小。特2、根据试验发现路面结构层使用高速旋转的电动机比低速高点扭矩的汽油发动机更适合钻芯工作。缺点：电动机需要电源供应，施工时需要外接电源。时间：2014年3月20日地点：实验室负责人：刘平钻芯取样设备发动机的选择方案比较方案方案1：更换发动机型号方案2：电动机替换汽油发动机改装难度简单简单费用1500元1200元功率降低升高比较分析两个方案的改装难度和费用相差不大，但方案2的功率较高。结论选择方案2：电动机替换汽油发动机2.机架的组成方法选择方案L改装普通钻芯取样机试验分析1、更换钻芯取样机的两根立柱、底部支架以及钻头升降装置。2、在钻芯取样机
13、后端新增两个360旋转车轮，便于在盆式曲面上移动。3、预计费用：立柱、发动机承载平台和升降装置需要单独配套生产,费用较大，预计2000元。优点：更换钻芯取样机钢材后重量减少50%,在盆式曲面上移动钻芯取样机相对容易。特缺点：1、机架钢材减小后支撑力减小，耐久性差，长时间使用后容点易使机架产生变形。2、即使将汽油发动机改为电动机后，电动机的重量也是整个钻芯设备较重的一个部位，而原构造改装后重心太高，在盆式曲面上施工时稳固性差。时间：2014年3月20日地点：实验室负责人：刘平方案2：研制新型机架试 验 分 析新型机架俯视图1、将钻芯取样机的机架使用槽钢焊接成长方形；前端、后端底部各焊接一根钢棍连
14、接车轮；靠前端3处焊接一块钢板；钢板中部使用螺栓连接支撑柱和升降装置。2、新型钻芯取样机前端两个车轮设为360可旋转车轮，便于在盆式曲面上移动。3、预计费用：机架所用材料均可采用现场施工余料，费用预计300兀O优点：将钻芯取样设备组装成方形小车形状，能方便快捷的在盆式曲特面上移动和固定，并且组装费用低。点缺点：组装结构简单，重量轻，需要额外增加配重提高钻芯的稳定性。时间：2014年3月20日地点：实验室负责人：刘平钻芯取样设备的组成方案比较方案方案1：改装普通钻芯取样机方案2：研制新型机架改装难度困难简单费用2000元300元操作情况3人同时操作1人操作比较分析方案2的改装难度、费用、操作情况均比方案1效果好。结论选择方案2：研制新型机架3.确定初步方案通过对钻芯取样设备构造的调查分析，小组成员认为新型盆式曲面钻芯取样设备的研制分为以下两个部分:确定初步方案后
